工業(yè)鍋爐能效測(cè)試中的問題及節(jié)能研究

王試元

（海南省鍋爐壓力容器與特種設(shè)備檢驗(yàn)所，海南?？?570203）

工業(yè)鍋爐能效測(cè)試中的問題及節(jié)能研究

王試元

（海南省鍋爐壓力容器與特種設(shè)備檢驗(yàn)所，海南?？?570203）

工業(yè)鍋爐使用中的能效測(cè)試十分重要，首先針對(duì)工業(yè)鍋爐能效測(cè)試中影響鍋爐能效水平的問題及原因做出了分析，接著研究了工業(yè)鍋爐的節(jié)能方法，從而促進(jìn)鍋爐更好地合理使用。

工業(yè)鍋爐；能效測(cè)試；節(jié)能研究

目前，隨著我國(guó)社會(huì)現(xiàn)代化程度越來越高，對(duì)新能源的需求也日益增多，新能源也變得更加緊俏，所以節(jié)能問題和能效測(cè)試就顯得更加重要。在工業(yè)生產(chǎn)的過程中會(huì)經(jīng)常使用像有機(jī)熱載體鍋爐、熱水鍋爐、蒸汽鍋爐等，這些都屬于工業(yè)鍋爐，有著較高的能耗，每年都要消耗巨大的能源，可以達(dá)到國(guó)內(nèi)能源總量的1/4。目前正在使用的此類鍋爐大概有50萬臺(tái)左右，其中有80%以上都是使用燃煤，其他的以燃油鍋爐及燃?xì)忮仩t為主，但在使用時(shí)發(fā)現(xiàn)，他們的熱效率普遍較低，所以，分析其存在的問題并進(jìn)一步節(jié)能化處理顯得尤為重要。

1 工業(yè)鍋爐能效測(cè)試中的問題

在使用工業(yè)鍋爐時(shí)，大量的熱損失是重要的問題。包括爐內(nèi)氣體沒有燃燒充分的熱損失、煙霧排出時(shí)的熱損失、灰渣物理熱損失和散熱損失、爐內(nèi)固體沒有燃燒充分的熱損失。在測(cè)試了工業(yè)鍋爐的能效之后，很容易發(fā)現(xiàn)鍋爐在平時(shí)管理、維護(hù)、使用和保養(yǎng)等方面有什么問題，使得鍋爐使用中的能耗增大，對(duì)鍋爐使用的利用率及熱效率產(chǎn)生不利的影響。

1.1 鍋爐長(zhǎng)期在低負(fù)荷下運(yùn)行

在采購(gòu)鍋爐設(shè)備的時(shí)候，為了使得遠(yuǎn)期擴(kuò)展和生產(chǎn)所需得以保證，一般配備鍋爐蒸發(fā)量都要高于所需要的。據(jù)測(cè)算，在負(fù)荷率大于75%時(shí)，工業(yè)鍋爐會(huì)產(chǎn)生比較高的運(yùn)行熱效率。但是當(dāng)前很多企業(yè)工業(yè)鍋爐長(zhǎng)時(shí)間燃燒不穩(wěn)定，實(shí)際運(yùn)行負(fù)荷往往只有額定負(fù)荷的30%～70%，固體和氣體不完全燃燒熱損失及鍋爐散熱損失都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于額定負(fù)荷運(yùn)行的時(shí)候。

1.2 鍋爐使用中切換頻繁

在實(shí)際測(cè)試中，企業(yè)用熱頻率隨時(shí)影響著鍋爐的運(yùn)行，常常在十幾分鐘至一小時(shí)內(nèi)來回波動(dòng)，生產(chǎn)線用汽量、用熱不均勻，這就引起了停爐、啟爐非常頻繁，大小火工況切換在鍋爐運(yùn)行時(shí)也很頻繁。首先會(huì)影響到承壓部件的壽命及鍋爐安全；此外，受負(fù)荷波動(dòng)影響，導(dǎo)致惡劣的燃燒工況，給水、配風(fēng)往往也無法適應(yīng)波動(dòng)，引起鍋爐熱效率忽低忽高。

1.3 鍋爐受熱面積灰結(jié)垢

鍋爐運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)了之后，灰和水垢就會(huì)在鍋爐各受熱面產(chǎn)生。因?yàn)楣I(yè)鍋爐有著較低的水質(zhì)要求，結(jié)垢現(xiàn)象一般都會(huì)在檢驗(yàn)鍋爐內(nèi)部受熱面時(shí)被發(fā)現(xiàn)。如果企業(yè)水處理設(shè)備配置不到位，加上不完善的運(yùn)行管理，就會(huì)導(dǎo)致鍋爐水質(zhì)超標(biāo)，產(chǎn)生嚴(yán)重的爐內(nèi)結(jié)垢。受熱面積灰現(xiàn)象時(shí)常發(fā)生在生物質(zhì)、燃煤等固體燃料的鍋爐里，如果企業(yè)沒有及時(shí)定期處理，就會(huì)大大增加了受熱面的熱阻，對(duì)鍋爐傳熱造成影響，導(dǎo)致較大的熱損失。

1.4 鍋爐排煙溫度過高導(dǎo)致空氣系數(shù)存在問題

一般來說，鍋爐重要的熱損失是排煙熱損失，可以占到整個(gè)熱損失的60%至80%。造成此種情況的原因主要是過量空氣系數(shù)過大及排煙溫度較高。因?yàn)殄仩t設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)的限制，像空氣預(yù)熱器及省煤器等尾部受熱面并沒有加裝在鍋爐上，就無法回收利用煙氣余熱；在運(yùn)行時(shí)，排煙溫度同時(shí)還受到了結(jié)垢、受熱面積灰的影響。

1.5 給水溫度過低且未回收冷凝水

如果能對(duì)企業(yè)生產(chǎn)用完的冷凝水及蒸汽的熱能加以利用，將具有十分明顯的節(jié)能效果。據(jù)研究，如果鍋爐給水溫度提升6°，可將燃料節(jié)約1%?？纱蠖鄶?shù)企業(yè)對(duì)這一方面重視不夠，而且沒有完備的系統(tǒng)，鍋爐參數(shù)較小，這一部分能量的節(jié)約利用往往被忽視。

1.6 爐體破損導(dǎo)致鍋爐產(chǎn)生滴漏

鍋爐部件在長(zhǎng)期使用后就會(huì)破損及老化，在進(jìn)行測(cè)試時(shí)，跑冒滴漏現(xiàn)象經(jīng)常會(huì)被發(fā)現(xiàn)存在于部分鍋爐中，有些爐體保溫也會(huì)有些破損。這些會(huì)對(duì)鍋爐的安全運(yùn)行帶來隱患，還會(huì)增加鍋爐散熱損失及汽水損失。

1.7 燃料選用及存放不規(guī)范

企業(yè)在進(jìn)行設(shè)備采購(gòu)時(shí)，有時(shí)存在管理不規(guī)范、采購(gòu)不嚴(yán)等問題，就會(huì)使得一臺(tái)鍋爐的燃料特性有較大差別，因?yàn)殄仩t在設(shè)計(jì)時(shí)都會(huì)對(duì)燃料適應(yīng)范圍有相應(yīng)的要求，所以鍋爐運(yùn)行的熱效率及穩(wěn)定性就無法保證，就會(huì)進(jìn)一步增加了運(yùn)行維護(hù)的費(fèi)用。此外有些企業(yè)不合理存放燃料，經(jīng)常就露天堆放，就會(huì)讓更多的雜質(zhì)混入到燃料中，增加了燃料的含水量等問題，燃料熱值就會(huì)被浪費(fèi)。

2 節(jié)能方法研究

2.1 使用維護(hù)中節(jié)能

在選擇鍋爐時(shí)，企業(yè)主要需按照自身負(fù)荷及生產(chǎn)能力來選擇，根據(jù)生產(chǎn)需要，也可以選擇多臺(tái)小容量的鍋爐方便集中控制。當(dāng)負(fù)荷需求降低時(shí)，就能夠及時(shí)使得鍋爐運(yùn)行數(shù)量減少，讓單臺(tái)鍋爐運(yùn)行負(fù)荷提升；如果負(fù)荷需求增大時(shí)，就能快速增加鍋爐運(yùn)行臺(tái)次并及時(shí)對(duì)單臺(tái)負(fù)荷進(jìn)行調(diào)整，這樣就能使得整體及單臺(tái)鍋爐的熱效率得以保證。加強(qiáng)監(jiān)督司爐工的運(yùn)行水平及鍋爐房的管理，進(jìn)行節(jié)能知識(shí)的培訓(xùn)，對(duì)鍋爐進(jìn)行燃燒調(diào)整及燃燒測(cè)試需要定期安排，使得鍋爐維持運(yùn)行在合理工況。使得鍋爐控制水平得以改善。按照鍋爐負(fù)荷要求及自身參數(shù)，對(duì)鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行完善，改造或更換和鍋爐不匹配的輔機(jī)，使用給水泵及變頻風(fēng)機(jī)。讓鍋爐一直運(yùn)行在較好的水平，使得鼓、引風(fēng)機(jī)的自動(dòng)調(diào)節(jié)、燃料供給及鍋爐給水得以實(shí)現(xiàn)。按照生產(chǎn)工藝，選擇性回收利用冷凝水及蒸汽，冷凝水溫度較低的可以用于水箱的回收熱量及工質(zhì)，蒸汽溫度較高時(shí)可以導(dǎo)入除氧器來熱力除氧并對(duì)給水進(jìn)行加熱，如果冷凝水及蒸汽受到了污染，就對(duì)其進(jìn)行表面式換熱器熱量回收，然后再進(jìn)行排放處理。

2.2 從鍋爐各項(xiàng)熱損失方面考慮

2.2.1 降低排煙熱損失

回收煙氣余熱應(yīng)按照實(shí)際使用情況及鍋爐的構(gòu)造來梯級(jí)利用，總體上需符合“高質(zhì)高用”的原則。有些煙氣余熱仍有較高的溫度，可以設(shè)置省煤器或蒸汽發(fā)生器，優(yōu)先滿足加熱給水或生產(chǎn)蒸汽；有些煙氣余熱溫度較低，可對(duì)生活用水進(jìn)行供熱、對(duì)燃料加熱、助燃空氣及采暖等用途。應(yīng)該將尾部末級(jí)受熱面受低溫腐蝕及煙氣所增加阻力考慮進(jìn)去，對(duì)鍋爐內(nèi)外受熱面的結(jié)垢及積灰狀況定期進(jìn)行檢查，對(duì)各受熱面進(jìn)行清潔，使傳熱得以改善，進(jìn)一步對(duì)鍋爐的水質(zhì)進(jìn)行優(yōu)化，讓鍋爐結(jié)垢情況改善。過量空氣系數(shù)選取要合理，鍋爐各個(gè)系統(tǒng)的密封性要得以保證，防止煙道和爐膛漏風(fēng)，避免煙氣短路；在運(yùn)行過程中，也要對(duì)尾部氧氣含量變化情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)配風(fēng)及燃料比例按照工況及負(fù)荷進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，從而使排煙量進(jìn)一步降低。

2.2.2 降低氣體不完全燃燒熱損失

只有保持適當(dāng)?shù)臓t溫和過量空氣系數(shù)才能使得氣體不完全燃燒熱損失降低，使?fàn)t膛內(nèi)可燃?xì)怏w停留時(shí)間增加，空氣和可燃?xì)怏w才能混合充分。燃料在過量空氣系數(shù)較低時(shí)就不能完全燃燒，就會(huì)增加尾部的可燃?xì)怏w含量；當(dāng)鍋爐有著較小的負(fù)荷時(shí)，爐內(nèi)有著較低的溫度，有些來不及燃燒的燃料就會(huì)隨煙氣排出，不完全燃燒的熱損失同樣會(huì)增大。

2.2.3 降低固體不完全燃燒熱損失

燃料應(yīng)按照鍋爐實(shí)際狀況選取，爐膛要想保持較高的溫度，就需要燃料有足夠的熱值確保其著火穩(wěn)定并燃燒。爐排的轉(zhuǎn)速應(yīng)按照燃燒工況進(jìn)行合理的調(diào)節(jié)，積極的撥火翻煤，使空氣和燃料進(jìn)行充分接觸，確保爐膛中的燃料能有一定的停留時(shí)間，更便于燃料燃盡。對(duì)給煤裝置進(jìn)行改進(jìn)，運(yùn)用分層布風(fēng)和給煤技術(shù)，使燃料顆粒隨著煤層厚度的增加越來越小，這樣爐排底層就會(huì)布滿大塊燃料，上面分布有中等顆粒燃料，表層則布滿粉末和顆粒，這樣燃料就會(huì)更方便燃燒及著火。布風(fēng)需考慮爐膛燃燒及燃料情況，有些燃料很難燃盡就盡量增加些熱二次風(fēng)，確保空氣和燃料充分混合，并保持較高的爐膛溫度。

2.2.4 降低灰渣物理熱損失

灰渣顯熱引起的損失通常較小并且固定，所以可以用灰分含量少的燃料來降低灰渣物理熱損失，應(yīng)當(dāng)在合理使用的基礎(chǔ)上盡量地讓燃料充分燃燒，減少排渣量的產(chǎn)生。

2.2.5 降低散熱損失

盡可能采用質(zhì)量好的保溫材料，保溫層厚度也要進(jìn)行合理選擇；定期進(jìn)行檢查、維護(hù)及保養(yǎng)，避免保溫材料破損及受潮。由于鍋爐具有固定的散熱面積，散熱量受負(fù)荷影響變化不大，燃料消耗量在負(fù)荷較低時(shí)就會(huì)減少，所以燃料每千克平均散熱量就會(huì)變大，也就是散熱損失增大了。

3 結(jié)束語

總之，在能耗嚴(yán)重、能源短缺的大形勢(shì)下，工業(yè)鍋爐的節(jié)能工作及節(jié)能研究形勢(shì)十分嚴(yán)峻。在對(duì)工業(yè)鍋爐進(jìn)行能效測(cè)試時(shí)，努力找到影響其熱效應(yīng)的因素，對(duì)鍋爐使用維護(hù)當(dāng)中急需完善及改進(jìn)的地方進(jìn)一步研究，制定相關(guān)節(jié)能措施來降低鍋爐各項(xiàng)熱損失，保證鍋爐運(yùn)行過程的平穩(wěn)，使鍋爐熱效率進(jìn)一步提升，從而真正實(shí)現(xiàn)工業(yè)鍋爐使用中的節(jié)能效果，增加社會(huì)效益。

[1] 李茂東，黎華，鐘志強(qiáng).工業(yè)鍋爐能耗現(xiàn)狀分析與節(jié)能措施[J].石油和化工設(shè)備，2009，（7）：67-69.

Problems in Energy Efficiency Test of Industrial Boilers and Energy Conservation

Wang Shi-yuan

Energy efficiency testing in industrial boilers is very important，this paper first analyzes the problems and causes of the boiler energy efficiency level which is often generated in the industrial boiler energy efficiency test，and then makes the energy saving method and research of the industrial boiler，so as to promote the better use of the boiler.

industrial boiler；energy efficiency test；energy saving research

TK227

B

1003-6490（2017）12-0093-02

2017-10-12

馬賽（1988—），男，山東濰坊人，助理工程師，主要研究方向?yàn)榉紵N抽提。

收稿日期：2017-10-15

作者簡(jiǎn)介：王試元（1979—），男，海南?？谌?，工程師，主要從事特種設(shè)備檢驗(yàn)和鍋爐能效測(cè)試的工作。